河北多軌道不等標(biāo)高同步滑移技術(shù)在工程中的應(yīng)用

多軌道、不等標(biāo)高、同步滑移技術(shù)在工程中的應(yīng)用[摘要]：通過北戴河火車站既有雨棚改造工程的實(shí)踐，介紹了爬行器滑移頂推點(diǎn)和跟隨點(diǎn)的設(shè)計(jì)及桁架滑移到位后的卸載措施。同時(shí)研究了該滑移過程有限元仿真分析、滑移過程中的糾偏及應(yīng)急預(yù)案。[關(guān)鍵詞]：頂推點(diǎn)設(shè)計(jì)同步滑移卸載糾偏措施應(yīng)急預(yù)案Manyrail,Differelevation,Synchronoussliptechnologyinengineeringapplication[Abstract]ThroughtheBedaiherailwaystationboththecanopyofthereconstructionprojectpractice,Introducethecrawldeviceslidingpushingpointsandfollowpointdesignandtrussslipinplaceafterunloadingmeasures.Whilestudyingtheslipprocessfiniteelementsimulationanalysis,slipintheprocessofrectificationandemergencyplan.[Keywords]Pushingpointdesign;Synchronoussliding;uninstall;Deviation-correctingmeasures;Emergencypreplan1、工程概況1.1工程簡(jiǎn)述北戴河車站位于秦皇島市北戴河區(qū)北郊，是連接北京與秦皇島之間的中心樞紐，原車站雨棚為無(wú)柱拱形正放三角形的三肢格構(gòu)式桁架，沿長(zhǎng)度方向主桁架共26榀，桁架間距22m，總長(zhǎng)度545m，每榀桁架跨度64.6m，拱頂高度19.5m，桁架的截面寬度2600mm，最大高度4500mm，最大管徑550mm。雨棚桁架效果圖如圖1所示：圖1：北戴河火車站雨棚桁架效果圖1.2基本站臺(tái)改擴(kuò)建隨著客流量的增加，原雨棚基本站臺(tái)凈寬為10.5米，無(wú)法滿足現(xiàn)有客流量的使用要求，需將基本站臺(tái)凈寬擴(kuò)大為17.2米，并將原雨棚桁架進(jìn)行改造，使雨棚主桁架的跨度由原來(lái)的64.6m擴(kuò)建為71.3m。改造后的站臺(tái)雨棚剖面如圖2所示：平移平移6.7米基本站臺(tái)由10.5米擴(kuò)建為17.2米基本站臺(tái)由10.5米擴(kuò)建為17.2米新增加的雨棚新增加的雨棚圖2：北戴河火車站雨棚剖面圖2、滑移的總體思路根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及雨棚改造后的立面效果，將從桁架中部割斷。在主桁架下方搭設(shè)支撐架，同時(shí)在柱腳處布置液壓爬行器，將桁架沿站房一側(cè)滑移6.7米。第一次滑移13榀桁架（13條滑移軌道），滑移重量約為1300噸，第一次滑移結(jié)束后，再滑移對(duì)稱的13榀桁架，滑移重量約為1300噸，合計(jì)滑移總重量約為2600噸，滑移分區(qū)如圖3所示：滑移分區(qū)二滑移分區(qū)一滑移分區(qū)二滑移分區(qū)一站房站房圖3：滑移分區(qū)示意圖在站房?jī)蓚?cè)的桁架，將爬行器布置在柱腳處，如圖4所示。與站房相連的桁架，將爬行器布置在支撐架頂部，如圖5所示：爬行器布置爬行器布置爬行器布置爬行器布置圖4：站房?jī)蓚?cè)爬行器布置示意圖圖5：與站房相連爬行器布置示意圖3、滑移設(shè)施的各項(xiàng)技術(shù)措施3.1爬行器軌道的布置采用液壓頂推滑移鋼桁架結(jié)構(gòu)，需設(shè)置專用的滑移軌道，待滑移構(gòu)件（或滑靴）坐落于滑移軌道上，通過安裝在構(gòu)件上的滑移設(shè)備頂推滑移構(gòu)件，沿軌道由初始拼裝位置滑移至設(shè)計(jì)位置就位?；栖壍赖淖饔檬浅惺荑旒芙Y(jié)構(gòu)滑移過程中的豎向荷載，并為爬行器提供反力點(diǎn)，在滑移方向上提供順暢的通道。根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，每個(gè)滑移單元共有13榀主桁架，在每榀主桁架下方設(shè)置1條滑移軌道。滑移軌道采用43KG/m鋼軌，用以提供爬行器的夾持反力點(diǎn)，軌道在整個(gè)水平滑移中起承重導(dǎo)向和徑向限制構(gòu)件水平位移的作用。每條軌道的上表面及兩側(cè)面必須打磨光滑、平整，不允許有棱角或凹凸不平。標(biāo)高偏差控制在5mm以內(nèi)（12米長(zhǎng)軌道）。軌道水平偏差控制在3mm之內(nèi)（12米長(zhǎng)軌道）。滑移前軌道上表面涂抹黃油。在軌道梁上應(yīng)間隔800mm布置軌道卡板，使軌道與鋼梁相連接，如圖6所示：軌道卡板軌道卡板圖6：軌道卡板示意圖3.2滑移頂推點(diǎn)設(shè)計(jì)采用液壓爬行器頂推構(gòu)件滑移，需設(shè)置專用的頂推滑移點(diǎn)，頂推點(diǎn)的設(shè)計(jì)必須同時(shí)考慮滑移軌道的形式和鋼結(jié)構(gòu)柱腳的結(jié)構(gòu)形式，使其有效傳遞垂直反力和水平摩擦力。本工程柱腳滑移節(jié)點(diǎn)如圖7和圖8所示：圖7：柱腳軌道布置圖8：柱腳頂推點(diǎn)耳板布置圖本工程中，與站臺(tái)相連的桁架共有8榀，此8榀桁架的滑移頂推點(diǎn)需布置在支架頂部，如圖9和圖10所示：軌道梁43kg/m軌道軌道梁43kg/m軌道圖9：支架頂部滑移頂推節(jié)點(diǎn)圖10：支架頂部滑移軌道布置3.3支架頂部滑移跟隨點(diǎn)設(shè)計(jì)為了減少桁架與滑移軌道的摩擦系數(shù)，在支撐架頂部滑移跟隨點(diǎn)處設(shè)置聚四氟乙烯板與不銹鋼，其中聚四氟乙烯板與桁架連接，不銹鋼板與滑移鋼梁連接，它們之間的相互摩擦系數(shù)很小，摩擦系數(shù)只有0.01。跟隨點(diǎn)具體的連接措施如圖11和圖12所示：四氟板放進(jìn)卡槽內(nèi)四氟板放進(jìn)卡槽內(nèi)擋板擋板圖11：聚四氟乙烯板安裝過程三維示意圖圖12：聚四氟乙烯板安裝示意圖注：聚四氟乙烯板采用10mm厚，卡槽擋板高度為6mm。4、桁架的滑移4.1桁架滑移步驟第一步：在主桁架下方搭設(shè)支撐架和火車防護(hù)棚，將火車轉(zhuǎn)線至防護(hù)棚下方，然后開始在主桁架中部開始切割，如圖13所示。第二步：主桁架中部切割完畢后，主桁架整體向站房一側(cè)滑移6.7米，如圖14所示。第三步：補(bǔ)裝滑移后的桿件，同時(shí)由于主桁架跨度增大，桁架部分腹桿整體穩(wěn)定性較弱，需要外包腹桿，如圖15所示。第四步：桁架滑移到位且其余工作完成后，拆除支撐架，火車正常通車，如圖16所示。圖13：主桁架下方搭設(shè)支撐架及防護(hù)棚圖14：主桁架向站房側(cè)滑移6.7米圖15：補(bǔ)裝跨中桿件圖16：支撐架拆除，火車恢復(fù)通行4.2桁架滑移到位后的卸載措施第一步：將桁架柱腳切割掉，開始搭設(shè)路基箱及滑移軌道梁，并將安裝牛腿和鋼橫梁及爬行器，如圖17所示。第二步：考慮到桁架滑移到位與下部鋼柱對(duì)接的精度，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)將下部鋼柱做成活動(dòng)鋼柱，待桁架滑移到位后，調(diào)整下部鋼柱的標(biāo)高及平面坐標(biāo)，使其能與上部鋼柱精確就位。如圖18所示第三步：桁架柱腳部分焊接完畢后，在柱腳轉(zhuǎn)換鋼梁下方設(shè)置2臺(tái)千斤頂，將荷載通過千斤頂傳遞至路基箱，此時(shí)，可以開始拆除滑移軌道梁。圖17：柱腳滑移措施照片圖18：滑移到位后鋼柱對(duì)接5、滑移過程中的同步性控制由于本工程屋蓋滑移時(shí)的軌道較多（共有13條），滑移過程中如何確保每條軌道滑移的同步性是本工程現(xiàn)場(chǎng)施工需重點(diǎn)控制的內(nèi)容。液壓滑移同步控制應(yīng)滿足以下要求：盡量保證各臺(tái)液壓爬行器均勻受載；保證各個(gè)滑移點(diǎn)保持同步；采用計(jì)算機(jī)同步控制液壓同步滑移施工技術(shù)采用計(jì)算機(jī)控制，通過數(shù)據(jù)反饋和控制指令傳遞，可全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)同步動(dòng)作、負(fù)載均衡、姿態(tài)矯正、應(yīng)力控制、操作閉鎖、過程顯示和故障報(bào)警等多種功能?，F(xiàn)場(chǎng)共布置4臺(tái)泵源，每臺(tái)泵源控制3-4個(gè)爬行器，4臺(tái)泵源又通過數(shù)據(jù)線與1臺(tái)計(jì)算機(jī)連接，所有指令都通過計(jì)算機(jī)下達(dá)，能做到每臺(tái)爬行器工作時(shí)的同步性，如圖19所示。液壓爬行器液壓泵源系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)液壓爬行器液壓泵源系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)圖19：現(xiàn)場(chǎng)同步控制系統(tǒng)布置示意圖同時(shí)，為了確保每榀桁架滑移的同步性，在每榀滑移桁架的下方設(shè)置標(biāo)尺，且安排一名工人進(jìn)行監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)異常馬上報(bào)告，如圖20所示：標(biāo)尺標(biāo)尺圖20：現(xiàn)場(chǎng)滑移標(biāo)尺為了確?；七^程中結(jié)構(gòu)的安全，滑移前在MADIS計(jì)算軟件中進(jìn)行模擬分析，如圖21、圖22、圖23和圖24所示：圖21：同步滑移變形值（最大32mm)圖22：同步滑移應(yīng)力比（最大0.175)圖23：不同步滑移變形值（最大50mm)圖24：不同步滑移應(yīng)力比（最大0.891)結(jié)論：經(jīng)過分析，桁架同步滑移時(shí)，其變形及應(yīng)力比均較小，滑移過程結(jié)構(gòu)安全可靠。桁架不同步滑移時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)的影響最大，不同步滑移最大值不能超過50mm，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制桁架滑移的同步性。6、滑移過程中的應(yīng)急預(yù)案雨棚滑移過程中，下方既有線仍在運(yùn)行，如何確保既有線安全通行，是雨棚滑移方案需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。針對(duì)本工程的重要性，我們?cè)谟昱镎交魄?，采用試推、監(jiān)控等各種預(yù)案。6.1采用試推在滑移各項(xiàng)準(zhǔn)備工作就緒后，準(zhǔn)備在12：58開始試滑移，試滑移距離為10cm，桁架滑動(dòng)后，摩擦力將由靜摩擦力變?yōu)閯?dòng)摩擦力，故試滑移采用分級(jí)加載方式進(jìn)行。待液壓同步滑移系統(tǒng)設(shè)備及桁架滑移設(shè)施檢測(cè)無(wú)誤后上報(bào)現(xiàn)場(chǎng)指揮長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)指揮長(zhǎng)下達(dá)滑移命令后開始試滑移。經(jīng)計(jì)算，確定液壓爬行器所需的伸缸壓力（考慮壓力損失）和縮缸壓力。推力最大為15T，靠微機(jī)的自身調(diào)整，保證每條軌道上的線速度一樣。開始試滑移時(shí)，液壓爬行器伸缸壓力逐漸上調(diào)，依次為所需壓力的20%，40%，在一切都正常的情況下，可繼續(xù)加載到60%，80%，90%，100%。6.2采用監(jiān)控檢查上部滑移距離與下部滑移距離是否一致，在上部滑移距離與下部距離做好刻度線，隨時(shí)做好監(jiān)控，保障滑移距離的同步性?！耙簤和交萍夹g(shù)”采用液壓爬行器作為滑移驅(qū)動(dòng)設(shè)備。液壓爬行器為組合式結(jié)構(gòu)，一端以楔型夾塊與滑移軌道連接，另一端以鉸接點(diǎn)形式與滑移胎架或構(gòu)件連接，中間利用液壓油缸驅(qū)動(dòng)爬行。液壓爬行器的楔型夾塊具有單向自鎖作用。當(dāng)油缸伸出時(shí)，夾塊工作（夾緊），自動(dòng)鎖緊滑移軌道；油缸縮回時(shí)，夾塊不工作（松開），與油缸同方向移動(dòng)。每個(gè)行程為30cm，每個(gè)行程后進(jìn)行一次檢查，檢查各條軌道是否卡軌、各條軌道滑移是否同步性？滑移的速度是2.5米/小時(shí)（41mm/分鐘），整個(gè)滑移工作約4小時(shí)能滑移完畢。滑移當(dāng)天溫度-2℃、晴、微風(fēng)，適合滑移工作。6.3預(yù)案措施做好刻度線滑移過程中的預(yù)案措施包括滑移上下偏差的調(diào)整和左右偏差的調(diào)整。根據(jù)理論分析，上下偏差最大值50mm，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工過程中，為了確保施工質(zhì)量，將偏差值控制在20mm以內(nèi)，上下偏差調(diào)整主要包括：在上下滑動(dòng)距離位移差超過10mm時(shí)進(jìn)行重點(diǎn)檢控，在上下滑動(dòng)距離位移差超過10mm時(shí)且位移差呈擴(kuò)大趨勢(shì)情況下，且位移差不得超過20mm，停止滑移。如滑移過程中柱腳與頂部跟隨點(diǎn)沿滑移方向的位移差超過20mm，擬在一側(cè)放置千斤頂進(jìn)行微調(diào)，如圖25和圖26所示：做好刻度線做好刻度線做好刻度線圖25爬行器布置示意圖圖26跟隨點(diǎn)后方設(shè)置千斤頂進(jìn)行糾偏處理左右偏差主要包括：軌道兩邊限位卡板的間隙為8mm，如滑移過程中一側(cè)間隙小于3mm，馬上采取糾偏措施，即在一側(cè)設(shè)置千斤頂，通過千斤頂微調(diào)達(dá)到糾偏目的，如圖27和圖28所示：圖27：滑移軌道和卡板之間的間隙圖28：滑移過程的糾偏措施7、結(jié)語(yǔ)多軌道、不等標(biāo)高、同步滑移技術(shù)在北戴河火車站改造工程中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了“節(jié)能利舊”的指導(dǎo)思想，避免鋼結(jié)構(gòu)大量拆除、安裝對(duì)既有線運(yùn)行造成的影響。對(duì)既有雨棚結(jié)構(gòu)采取滑移施工，填補(bǔ)了中國(guó)鐵路站房施工的空白?；剖┕ぶ胁扇′摻Y(jié)構(gòu)雨棚中部主桁架下方搭設(shè)支撐架，將鋼結(jié)構(gòu)整體沿橫向切割成兩個(gè)部分，向南部分沿根部切割后安裝于軌道上，利用柱腳處布置的液壓爬行器推移到指定位置，整體推移距離為6.7